CN104831704A - 一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置和加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置和加固方法，可用于加固低承载力的地基，采用钢管作为阴极，钢筋作为阳极，使得软土中的孔隙水在电场作用下向阴极移动，阳极附近的软土得到加固；在启动射流泵后，射流泵对阴极钢管内产生真空，使得阴极附近的孔隙水在真空作用下被吸入阴极钢管内，阴极附近的软土也得到了加固，改善了现有技术中加固效果不均匀的问题；而且本发明不需要铺设砂垫层和布设密封膜，工序更加简单，简化了施工过程，降低了施工成本且缩短了施工工期，具有良好的经济效益。

Description

一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置和加固方法

技术领域

本发明涉及一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置和加固方法，适用于软土、淤泥土的加固处理，属于岩土工程的地基加固技术领域。

背景技术

自从19世纪初Reuss发现粘土中的电渗现象以来，电渗处理软土技术逐渐被广泛地运用到工程实践中。电渗是通过对土体施加直流电场，由于土颗粒表面通常都带负电荷，导致孔隙水中存在与其平衡的阳离子，在电场作用下阳离子向负极移动，并带动水分子一起移动从而实现排水。

现有研究表明，通过电渗法可以快速排出土中的自由水和部分弱结合水，适合于渗透系数低的淤泥、淤泥质粘土以及污泥的排水等，但是单纯的电渗法存在加固效果不均匀的现象，即阴极附近土体的加固效果不明显。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电渗联合阴极真空的软土加固装置和加固方法，改善电渗加固效果。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置，包括射流泵、电源、钢管、钢筋以及连接钢管和射流泵的排水导管，所述钢管和钢筋分别通过导线与电源的负极和正极相连并且均插入到软土中，所述钢管的底部封闭且侧壁上形成有若干排水孔，所述钢管由滤布包裹。

为了方便操作，前述滤布为一端开口的袋形，滤布的开口端高出钢管最上方的排水孔20～25cm，且：前述滤布的开口端与钢管通过弹性圈箍紧，箍紧位置位于滤布开口端下方10～15cm处。

优选地，前述钢管的外径为8～10cm，壁厚为3～6mm；所述钢筋直径为4～5cm。

优选地，前述电源为直流电源，阳极钢管和阴极钢筋之间的电压为1～2V/cm。

更优选地，前述排水导管与钢管通过高粘性材料粘结，接口处还可再使用胶结材料胶结，以确保接口处的密封性。

此外，本发明还公开了利用前述的加固装置进行软土加固的方法，包括如下步骤：

S1、阴极和阳极孔位放样，孔位放样点之间的间隔距离为1～2m；

S2、钻机在孔位放样点进行钻孔，控制孔位偏差≤5cm，控制垂直度≤3％；

S3、将包裹好滤布的钢管插入阴极孔，钢筋插入阳极孔，同时确保钢管和钢筋均没入软土中，确保阴极抽真空时保持密封且阳极处于不排水的状态；需要注意的是，步骤S2中的钻孔直径宜略小于电极直径，以使电极与土体能紧密接触；

S4、阴极钢管和阳极钢筋通过导线分别与电源的负极和正极相连；

S5、射流泵与阴极钢管通过排水导管连接；

S6、开启电源，相隔1～2h后再启动射流泵，射流泵运行过程中保持阴极管内的真空度在-40kpa～-80kpa之间，实现软土加固。

本发明的有益之处在于：本发明的软土加固装置和加固方法利用了电渗联合阴极抽真空的技术，可用于加固低承载力的地基，主要具有以下优点：

(1)、采用钢管作为阴极，钢筋作为阳极，使得软土中的孔隙水在电场作用下向阴极移动，阳极附近的软土得到加固；在启动射流泵后，射流泵对阴极钢管内产生真空，进一步促进阴极附近的孔隙水在真空和电渗双重作用下汇入阴极钢管内，使阴极附近的软土得到加固，改善了现有技术中加固效果不均匀的问题；

(2)、与普通的电渗联合抽真空加固法相比，不需要铺设砂垫层和布设密封膜，工序更加简单，简化了施工过程，降低了施工成本且缩短了施工工期，具有良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置的一个优选实施例的结构示意图；

图2是图1中的阴极钢管的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大示意图；

图4是图2中的阴极钢管包裹滤布后的结构示意图；

图中附图标记的含义：1、排水导管，2、连接处，3、导线，4、滤布，5、钢管，6、钢筋，7、软土，8、弹性圈，9、排水孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明的软土加固装置的结构示意图参见图1，利用该装置对软土7进行加固的方法为：

S1、阴极和阳极孔位放样，孔位放样点之间的间隔距离为1～2m；

S2、钻机在孔位放样点进行钻孔，控制孔位偏差≤5cm，控制垂直度≤3％；

S3、将包裹好滤布4的钢管5插入阴极孔，钢筋6插入阳极孔，同时确保钢管5和钢筋6均没入软土7中，这样能够保证阴极抽真空时保持密封且阳极处于不排水的状态；需要注意的是，步骤S2中的钻孔直径宜略小于电极直径，以使电极与土体能紧密接触；

S4、阴极钢管5和阳极钢筋6通过导线3分别与电源的负极和正极相连；

S5、射流泵与阴极钢管5通过排水导管1连接，连接处2采用胶结材料进行胶结；

S6、开启电源，相隔1～2h后再启动射流泵，射流泵运行过程中保持阴极管内的真空度在-40kpa～-80kpa之间，实现软土7加固。

阴极钢管5的结构示意图参见图2和图4，其底壁封闭、侧壁上分布有圆形排水孔9，排水孔直径为3～5mm，间距20～30mm。滤布4为一端开口的袋形，按照图3的方式包裹于阴极钢管5的周壁外侧，滤布4的开口端高出钢管5最上方的排水孔9约20～25cm，且滤布4的开口端与钢管5通过弹性圈8箍紧，箍紧位置位于滤布4开口端下方10～15cm处。

综上，本发明的软土加固装置和加固方法可用于加固低承载力的地基，采用钢管5作为阴极，钢筋6作为阳极，使得软土7中的孔隙水在电场作用下向阴极移动，阳极附近的软土7得到加固；在启动射流泵后，射流泵对阴极钢管5内产生真空，使得阴极附近的孔隙水在真空作用下被吸入阴极钢管5内，阴极附近的软土7也得到了加固，使得阴极和阳极的软土7均得到了加固，改善了现有技术中加固效果不均匀的问题；而且该加固方法不需要铺设砂垫层和布设密封膜，工序更加简单，简化了施工过程，降低了施工成本且缩短了施工工期，具有良好的经济效益。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置，其特征在于，包括射流泵、电源、钢管、钢筋以及连接钢管和射流泵的排水导管，所述钢管和钢筋分别通过导线与电源的负极和正极相连并且均插入到软土中，所述钢管的底部封闭且侧壁上形成有若干排水孔，所述钢管由滤布包裹。

2.根据权利要求1所述的一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置，其特征在于，所述滤布为一端开口的袋形，滤布的开口端高出钢管最上方的排水孔20～25cm。

3.根据权利要求2所述的一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置，其特征在于，所述滤布的开口端与钢管通过弹性圈箍紧，箍紧位置位于滤布开口端下方10～15cm处。

4.根据权利要求1所述的一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置，其特征在于，所述钢管的外径为8～10cm，壁厚为3～6mm；所述钢筋直径为3～5cm。

5.根据权利要求1所述的一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置，其特征在于，所述电源为直流电源，阳极钢管和阴极钢筋之间的电压为1～2V/cm。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种电渗联合阴极抽真空的软土加固装置，其特征在于，所述排水导管与钢管粘结以确保密封。

7.利用权利要求1～6任一项所述的加固装置的软土加固方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、阴极和阳极孔位放样；

S2、钻机在孔位放样点进行钻孔；

S3、将包裹好滤布的钢管插入阴极孔，钢筋插入阳极孔，确保钢管和钢筋均没入软土中；

S4、阴极钢管和阳极钢筋通过导线分别与电源的负极和正极相连；

S5、射流泵与阴极钢管通过排水导管连接；

S6、开启电源，相隔1～2h后再启动射流泵，实现软土加固。

8.根据权利要求7所述的软土加固方法，其特征在于，步骤S1中，孔位放样点之间的间隔距离为1～2m。

9.根据权利要求7所述的软土加固方法，其特征在于，步骤S2中，控制孔位偏差≤5cm，控制垂直度≤3％。

10.根据权利要求7所述的软土加固方法，其特征在于，步骤S6中，射流泵运行过程中保持阴极管内的真空度在-40kpa～-80kpa之间。